呂志學(xué)等
摘要結(jié)合“國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)東北黑土區(qū)水土流失重點治理工程”建設(shè),探索漫川漫崗黑土區(qū)水土保持“三道防線”治理模式的可行性。第一道防線是在坡頂崗脊栽樹戴帽,開挖截流溝,涵養(yǎng)水源,控制坡水下山;第二道防線是坡耕地等高種植,修梯田,種植植物防沖帶,達(dá)到攔截徑流、蓄水保墑的目的;第三道防線是溝壑中修跌水、谷坊,栽植喬灌木,以便攔泥蓄水,控制溝壑發(fā)展。采用小區(qū)及實測對比的方法,分析模式效益。結(jié)果表明,選擇拜泉縣永安小流域進(jìn)行水土保持 “三道防線”典型模式建設(shè),流域保水率和保土率分別達(dá)78.36%和95.73%,實施治理坡耕地平均每年產(chǎn)糧191萬kg,比當(dāng)?shù)仄骄教岣?0.38%,取得了較好的治理效果。可見,“三道防線”是漫川漫崗黑土區(qū)有效的水土保持治理模式。
關(guān)鍵詞漫川漫崗黑土區(qū);水土保持;三道防線;模式
中圖分類號S157文獻(xiàn)標(biāo)識碼
A文章編號0517-6611(2015)29-260-03
前蘇聯(lián)與美國地廣人稀,水土流失主要發(fā)生在坡耕地上,且水蝕輕微,只在沿河流兩旁偶爾見到一些侵蝕溝,但風(fēng)蝕十分嚴(yán)重。如1928年黑風(fēng)暴幾乎席卷了前蘇聯(lián)的整個烏克蘭地區(qū),耕作層毀壞了5~12 cm;在美國,1934年一次“黑風(fēng)暴”帶走了3億t肥沃表土,當(dāng)年小麥減產(chǎn)51億kg,并持續(xù)了10年之久。因此,前蘇聯(lián)和美國注重坡耕地土壤侵蝕的防治,主要圍繞營造防護(hù)林、合理規(guī)劃土地和建立科學(xué)的土壤耕作制度等方面進(jìn)行研究。我國人口眾多,地貌類型多樣,各地相繼探索了適合當(dāng)?shù)氐乃亮魇е卫砟J?。如山西省晉中地區(qū)將傳統(tǒng)的耕作技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合創(chuàng)造的蓄水覆蓋豐產(chǎn)溝模式,四川中部山地丘陵區(qū)的坡耕地紫色土改良模式,山東省以“三合一”水平梯田為主的坡改梯模式,以及北京市的“以水源保護(hù)為中心,構(gòu)筑‘生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)三道防線,建設(shè)生態(tài)清潔小流域”的治理思路。總之,從國外相關(guān)研究來看,結(jié)合該國實際情況,注重耕作技術(shù)與農(nóng)田防護(hù)林的結(jié)合是其研究主攻方向;從國內(nèi)研究來看,因地制宜,對當(dāng)?shù)厮亮魇нM(jìn)行綜合治理是今后的發(fā)展趨勢。筆者為了探索漫川漫崗黑土區(qū)水土流失的有效治理途徑,結(jié)合國家水土流失重點治理工程建設(shè),提出水土保持“三道防線”治理模式,并分析其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益,以促進(jìn)黑土區(qū)的持續(xù)利用。
1研究區(qū)概況
拜泉縣群勝溝項目區(qū)的永安小流域是農(nóng)發(fā)水保2008年實施的項目,流域位于拜泉縣上升鄉(xiāng)、興國鄉(xiāng)境內(nèi),屬烏裕爾河流域,流域地處126°07′11″~126°11′24″ E,47°34′52″~47°38′10″ N,總面積為15.57 km2,流域地形呈緩崗階地,地勢東高西低,流域形狀近似橢圓形。最高點高程305 m,最低點高程240 m,相對高差65 m,流域地面組成物質(zhì)為黃土狀亞粘土,耕作土壤主要為黑土。
耕地坡度為0~1.5°、1.5~30°、3.0~5.0°、5.0~8.0°的面積分別為157.63、34485、70340、55.12 hm2,總面積1 261.00 hm2。
2“三道防線”模式建設(shè)方法
“三道防線”的第一道防線是指在坡頂崗脊栽樹戴帽,開挖截流溝,涵養(yǎng)水源,控制坡水下山;第二道防線是坡耕地等高種植,修梯田,種植植物防沖帶,達(dá)到攔截徑流、蓄水保墑的目的;第三道防線是溝壑中修跌水、谷坊,栽植喬灌木,以便攔泥蓄水、控制溝壑發(fā)展。
2.1第一道防線
永安小流域第一道防線的截水溝布設(shè)在耕地與荒地或疏林地的接壤處,根據(jù)來水量的大小,一般設(shè)計成蓄排結(jié)合型和蓄水型2種??紤]降雨、施工實際情況,該流域設(shè)計時采用蓄水型設(shè)計,施工全部采用蓄排結(jié)合型進(jìn)行施工,以保證工程安全。截水溝采用10年一遇24 h最大降雨量進(jìn)行設(shè)計,斷面采取梯形斷面,溝內(nèi)采用竹節(jié)壕式,溝長4.0 m,間隔0.8 m,設(shè)計截水溝底寬b=1.0 m,邊坡比m=1,深0.7 m(有效蓄水深h0=0.5 m,蓄水超高0.2 m),全流域共實施截水溝5.64 km。
截水溝修筑時溝底應(yīng)取1%比降,以排除超標(biāo)準(zhǔn)降雨,溝底或溝埂薄弱環(huán)節(jié)處應(yīng)加固處理,出口銜接處鋪草皮砌護(hù)防沖。同時,埂坎要植灌防護(hù),暴雨過后要及時清淤,保證截水溝持久發(fā)揮作用。
2.2第二道防線第二道防線包括改壟、地埂植物帶和水平梯田,這是坡耕地治理的主要措施,也是控制坡面來水的根本措施。
2.2.1水平梯田。對于黑土層厚度大于30 cm、坡度5~8°的坡耕地修筑水平梯田。水平梯田是治理坡耕地水土流失的重要措施,是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、發(fā)展集約高效農(nóng)業(yè)的主要途徑,通過坡耕地人機(jī)修整田面,建成水平式臺階田塊,達(dá)到切斷徑流、蓄水保土保肥的目的。結(jié)合實際施工情況
等,不同坡度水平梯田參數(shù)見表1,斷面設(shè)計見圖1。梯田各
水平梯田一般采用人機(jī)結(jié)合方法進(jìn)行修筑,在施工過程中注意以下幾個方面:一是盡量將表層黑土清理干凈,堆放在欲修埂線的上下方各1.5 m寬處;二是在整平時要沿著壟向方向形成1‰~3‰的比降,以利于排除超滲產(chǎn)流,確保田埂不被沖毀;三是表土還原盡量均勻;四是埂坎修筑后要進(jìn)行灌木固埂。
2.2.2地梗植物帶。對于黑土層厚度小于30 cm、坡度3~5°的坡耕地修筑地埂植物帶。埂帶間距與坡度密切相關(guān),一般隨坡度的增大,間距相應(yīng)減少。在考慮坡度組成的同時,按農(nóng)業(yè)機(jī)耕播幅倍數(shù)、壟寬,并考慮今后發(fā)展梯田不矛盾等原則進(jìn)行布設(shè)。土埂規(guī)格參照坡式梯田埂坎設(shè)計,即上寬b=0.4 m,下寬a=1.48 m,埂高h(yuǎn)=0.55 m,埂的側(cè)坡比為1∶1。
按10年一遇24 h最大降雨量設(shè)計,壟距按0.7 m計算。考慮機(jī)械作業(yè)問題,結(jié)合生產(chǎn)實踐,在計算埂間距的基礎(chǔ)上,給出了建議采用的埂間距,不同坡度地埂各參數(shù)見表2。地埂植物帶修筑采用人機(jī)結(jié)合,修筑時注意以下幾個方面:一是表土剝離寬度包括埂寬2.1 m和埂上取土寬0.9 m,剝離的表土要集中堆置在埂坎下方待用;二是筑埂時,如遇到水線或洼兜時,埂要適當(dāng)加高,踩拍實成,防止沖出缺口,打成大溝;三是表土要均勻分布在埂坎表面及埂下取土區(qū),恢復(fù)原有的土地功能;四是要進(jìn)行植物固埂。
2.2.3改壟。坡度1~3°的坡耕地采用橫坡耕作技術(shù),即橫過斜坡按照等高線的方向進(jìn)行耕作,不僅能改善土壤物理性狀,還能攔蓄大量地表徑流,增加土壤的蓄水量和控制水土流失,提高農(nóng)作物產(chǎn)量。
橫坡壟作采用機(jī)械施工,改壟時要注意以下幾個方面:一是看坡定壟距,坡度大的壟距要寬,坡度小的壟距適當(dāng)縮小,一般壟距為0.66~0.72 m;二是凡土質(zhì)粘重、透水性差的坡耕地,壟底比降為3‰~5‰,反之,壟底比降為2‰~3‰;三是拐慢彎,本著大彎就勢、小彎取直的原則,不拐陡彎,避免水流匯集于拐彎處,沖毀壟臺;四是改壟耕作之前,應(yīng)根據(jù)地形與坡度的大小來確定改壟之后道路排水溝的正確位置,以免引起新的水土流失;五是改壟后的坡耕地,在前2~3年內(nèi)應(yīng)當(dāng)種植密生植物,最好在秋季作物收割后改壟,結(jié)合秋季整地進(jìn)行。流域內(nèi)共實施水平梯田46.16 hm2,地埂植物帶65.86 hm2,改壟492.96 hm2。
2.3第三道防線第三道防線即是侵蝕溝的治理,治理侵蝕溝既是對已破壞生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù),又是為前兩道防線“余水”理順?biāo)?。設(shè)計實施時本著“疏”而不是“堵”的原則進(jìn)行各項措施的布設(shè)。該流域作為典型的漫川漫崗區(qū),其土層厚度一般較厚,形成侵蝕溝本身的溝底及溝邊一般仍是土質(zhì),植物成活率較高。同時,該區(qū)還有豐富的喬灌木資源,該區(qū)侵蝕溝治理應(yīng)充分發(fā)揮喬灌木優(yōu)勢。根據(jù)流域內(nèi)侵蝕溝的特點,從溝頭到溝尾、從溝坡到溝底分別布設(shè)溝頭防護(hù)工程、削坡造林工程和溝底谷坊柳編跌水工程。該流域共完成削坡造林22.54 hm2,柳編跌水23座(圖2),植物谷坊74座?!叭婪谰€”都十分注重將“攔、蓄、排”相結(jié)合,并做到道道銜接,標(biāo)本兼治,實現(xiàn)了水土流失層層控制,作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的目標(biāo)。
3“三道防線”模式效益分析
主要采取歷史觀測資料、現(xiàn)有小區(qū)觀測資料和實地測產(chǎn)資料相結(jié)合的方法,進(jìn)行模式效益分析。拜泉縣永安小流域基礎(chǔ)效益分析主要利用歷史研究資料和黑龍江省水土保持科學(xué)研究院克山試驗站2012~2013年的觀測資料,按流域內(nèi)坡耕地各項措施實施面積比例進(jìn)行加權(quán)計算,典型模式的增產(chǎn)效益均以實測對比結(jié)果為準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)計算。
3.1生態(tài)效益永安小流域通過坡耕地綜合治理,形成了上、中、下相結(jié)合的水土保持防護(hù)體系,林草覆被率提高到12.88%,地面小氣候明顯改善,各項水保措施可攔蓄徑流總量23.70萬m3/a,攔蓄泥沙總量1.46萬t/a,保水率和保土率分別達(dá)78.36%和95.73%,水土流失大為減輕。隨著水土保持措施效益的充分發(fā)揮,坡耕地土壤侵蝕將被有效控制,
基本農(nóng)田面積逐年擴(kuò)大,生態(tài)環(huán)境明顯改善,抵抗自然災(zāi)害能力顯著增強(qiáng),必將有力促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展。
3.2經(jīng)濟(jì)效益
經(jīng)計算,永安小流域?qū)嵤┲卫砥赂仄骄磕戤a(chǎn)糧191萬kg,比當(dāng)?shù)仄骄教岣?0.38%,年均增產(chǎn)18.36萬kg,增加收入54.11萬元。按總農(nóng)業(yè)人口計算,平均每人增收223元,比當(dāng)?shù)仄骄教岣?.96%,這些都不包含新增枝條及林木收益。
3.3社會效益
“三道防線”模式以坡耕地綜合治理為基礎(chǔ),立足流域珍貴的耕地資源,實現(xiàn)耕地利用與保護(hù)相結(jié)合,達(dá)到保持水土,提高土地生產(chǎn)力,引導(dǎo)群眾脫貧致富的目的。經(jīng)過水土保持綜合治理,提高了土地生產(chǎn)率和勞動生產(chǎn)率,農(nóng)民能投入更多的人力、物力和財力到農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、運(yùn)輸業(yè)及其他產(chǎn)業(yè),生活質(zhì)量將明顯提高。隨著土地利用結(jié)構(gòu)與農(nóng)村生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整,資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入良性循環(huán)軌道,提高了環(huán)境質(zhì)量,改善了農(nóng)村社會風(fēng)尚,加快了全面建設(shè)小康社會的步伐。
4結(jié)論
漫川漫崗黑土區(qū)是我國重要的商品糧基地,但坡耕地較多,侵蝕嚴(yán)重。結(jié)合“國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)東北黑土區(qū)水土流失重點治理工程”,選擇拜泉縣永安小流域進(jìn)行水土保持 “三道防線”典型模式建設(shè),采取歷史觀測研究資料、現(xiàn)有小區(qū)觀測資料和實地測產(chǎn)資料相結(jié)合方法進(jìn)行效益分析。結(jié)果表明, “三道防線”是漫川漫崗黑土區(qū)有效的水土保持治理模式。
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